Sobre como a urina mudou a ciência

Antes de mais nada, eu gostaria de pedir desculpas pela falta de um post na manhã dessa segunda-feira. Infelizmente isso vai acontecer mais algumas vezes pelas próximas 4 semanas... Como eu disse no post da semana passada, eu estou passando por uma transição e não tem sobrado muito tempo para escrever aqui... Minha recomendação é que vocês assinem o feed RSS no seu leitor de feeds favorito, ou assinar o blog por e-mail. Ou vocês podem continuar vindo aqui todo dia, mesmo quando não tem post ;-). Ao post. Desde o início da história do pensamento humano, uma das grandes questões essenciais era sobre de que eram feitas as coisas. Diversos modelos foram levantados, começando com a idéia do átomo de Demócrito, a idéia dos quatro elementos fundamentais e as idéias alquímicas de transmutação. A tecnologia que surgiu no renascimento permitiu a criação de vidros e estruturas onde era possível construir experimentos com sistemas fechados e, entre outras coisas, derrubou o conceito do flogisto. Entre as teorias que foram derrubadas nesse período, uma teoria curiosa era a teoria da Força Vital. Na época, acreditava-se que os compostos orgânicos eram materiais de natureza completamente diferentes dos materiais inorgânicos. Os materiais orgânicos, acreditavam, tinha dentro dele uma Força Vital e que só fluiam e outros elementos orgânicos de seres vivos. E que a transformação de um material orgânico em inorgânico ocorria quando esta força escapava do composto, mais ou menos como o flogisto era liberado no fogo. A transformação inversa seria impossível. Um aluno de Jöns Jakob Berzelius (da lei de proporção de massas), Friedrich Wöhler, realizou os experimentos mais importantes na derrubada dessa teoria. A síntese do primeiro material orgânico a partir de um material inorgânico foi a criação do ácido acético (CH3COOH) a partir do ácido ciânico (HOCN). Essa reação em si seria revolucionária, mas a classificação destes elementos não é muito precisa. O ácido acético, vulgo vinagre, é derivado de elementos orgânicos, mas qual é a garantia de que a força vital não escapou em uma das etapas da fermentação? E o status do ácido ciânico não era exatamente bem conhecido. A síntese de de Wöhler (1828), que seguiu esta primeira etapa, era mais fulminante. Nesta reação, as matérias primas são um sal de cianato, água e amônia, três compostos notoriamente inorgânicos. E o produto é dos elementos mais orgânicos que existem: o xixi. Mais precisamente a uréia. A reação em si não é particularmente complexa. O cianato (OCN-)combina com a amônia NH3 em solução aquosa formando o ácido NH4OCN, que pode se decompõe em HOCN + NH3, que se mantém continuamente em equilíbrio dinâmico com a uréia (NH2))2CO. Ainda assim, demorou mais alguns anos até que a idéia da força vital fosse abandonada pelos cientistas contemporâneos. O golpe de misericórdia foi um experimento que gerou ácido acético a partir do dissulfeto de carbono (C2S). A própria absorção da tabela de elementos de Dalton e das teorias de Avogadro sobre o átomo ajudaram a explicar cada vez melhor estes fenômenos e a química orgânica começa a se concentrar no elemento comum a todos os compostos "vitais": o átomo de carbono.

Bactérias com bussolas. E a câimbra.

A revista da FAPESP Pesquisa deste mês traz um artigo bem legal sobre um grupo de bactérias que formam uma mini colônia e que se orientam através de magnetossomos. As bactérias Candidatus Magnetobulus multicellularis (o candidatus significa que é um nome proposto não oficial, se eu compreendi direito) possuem essa organela celular (os magnetossomos) para se orientar e coordenar a movimentação. De acordo com os investigadores, a colônia é capaz de movimentos surpreendentemente ágeis para uma colônia. O grupo, da Universidade de Federal do Rio de Janeiro, porém evita a teoria tentadora de que este tipo de organização pode ter sido um predecessor dos organismos multicelulares. Células, mesmo as mais simples, são pequenas maravilhas com suas linhas de produção formadas por organelas e moléculas que se "ajudam"na realização de tarefas extremamente complexas. Vejam por exemplo, a respiração celular. Começa com uma primeira oxidação da glicose (C6H12O6) no citoplasma produzindo 2ATPs a partir de ADPs, com a redução do NAD+ e produzindo piruvato. Depois, na matriz mitocondrial, temos temos a produção do acetil-CoA, e mais redução de NAD+. Finalmente, temos a oxidação completa através do ciclo de Krebs, produzindo o resto dos ATPs e formando água e CO2. É interessante ver também que existem vários traços da evolução nesta etapa. Seres que não possuem mitocôndrias são incapazes de completar a oxidação e param no piruvato. As etapas do ciclo de Krebs precisam da estrutura da mitocôndria para funcionar. Estas espécies, conhecidas como anaeróbias - sem ar - processam o piruvato resultante da primeira fase para descarte. Existem várias formas de fazê-lo mas em geral temos a fermentação alcóolica e a fermentação láctea. A primeira é bastante utilizada pelo homem e é a que utilizamos para produzir bebidas ou para fazer a massa de pão crescer. A reação (C3H4O3 + NAD+ -> C2H3O + CO2 + NADH) produz, a partir do piruvato, o etanol que bebemos ou enfiamos no carro e o gás carbônico que faz a massa do pão ou da pizza crescer. Já a segunda reação, mais comum na natureza, (C3H4O3 + 2NADH -> C3H6O3 + 2NAD+) produz ácido lático. Este processo é o preferido das bactérias que, por exemplo, se encontram no leite e são responsáveis pelo leite estragado. Essas bactérias fermentam a lactose (açúcar semelhante à glicose) e produzem o ácido lático. Quem já tentou misturar suco de laranja no leite sabe que ácidos "quebram" o leite. Isso acontece porque o ambiente ácido altera a estrutura das caseínas, proteínas que vivem no leite. Essa coagulação é utilizada para fabricar queijo (este site é fenomenal e fala tudo sobre queijos!) e iogurtes. Esse tipo de fermentação também é a utilizada por células do corpo humano quando elas não possuem oxigênio para completar a reação. O acúmulo do ácido lático produzido é responsável por câimbras, portanto não parem de inalar oxigênio enquanto praticam esportes! A fermentação alcóolica é um processo preferido por plantas e fungos enquanto que a fermentação láctea é a favorita da maioria das bactérias e dos animais. (Algum biólogo mais preparado na audiência poderia me explicar quais são as vantagens de um processo em relação ao outro? Dá pra ver que o NADH tem papel importante nessa "decisão", mas em que circunstância uma célula preferiria regenerar um NADH e em que circunstância a célula prefere oxidar o NADH?) Esse maquinário celular descoberto na UFRJ para alinhar com os campos magnéticos seria mais um dos inúmeros processos que a seleção natural escolheu carinhosamente para ajudar os seres vivos. Talvez ele explique o passo que levou uma colônia a virar um ser vivo. Talvez não. Mas que é incrível, isso é. Via Ciência e Idéias.

O novo telescópio espanhol e a velha luneta

O novo maior telescópio do mundo abriu no último dia 18 de julho nas Ilhas Canárias, Espanha [link para o vídeo]. O Grande Telescópio Canárias (GTC), que fica na Ilha de La Palma, tem 10,4m de diâmetro, pouco mais de meio metro acima do último maior telescópio do mundo. O telescópio hawaiano Keck, no alto do Mauna Kea, tinha 10m de diâmetro. Pouco mais que uma dezena de metros pode parecer pouco para alguns, então para dar um senso de proporção, estamos falando de construir um espelho mais ou menos do tamanho do círculo central de um estádio de futebol. Um espelho côncavo perfeito, com ponto focal exato, e preciso. Eu tive a oportunidade de visitar um desses belos telescópios gigantes, o telescópio BTA, na região do Cáucaso. O telescópio de 6m construído durante o governo soviético, e que ainda tem a inscrição CCCP na estrutura, era uma maravilha da engenharia, ótica e astronomia moderna. A abertura do espelho daquele telescópio era, para meus olhos nerds, igual a ver uma flor se abrindo. Uma pena que na época não haviam ainda câmeras digitais e YouTube... Mas isso é uma digressão, voltemos aos telescópios. Por que é tão importante que o telescópio tenha um espelho ou lente grande? Um primeiro impulso é dizer que eles são construídos assim para que haja amplificação da imagem. Não é o que acontece, afinal? Com as lunetas podemos ver os anéis de Saturno, os satélites de Júpiter, as crateras lunares. Foi assim com Galileu. A luneta tinha sido recém inventada pelo ótico alemão Hans Lipperhey e Galileu começou a estudar os planetas. Em pouco tempo ele tinha juntado dados suficientes para concluir que existiam quatro microplanetas girando ao redor de Júpiter. E de repente, o modelo do sistema solar de Nicolau Copérnico, até então uma hipótese interessante, passa a ser um sistema coerente e real. Se Júpiter, grande, pode ter satélites menores e a gente não gira ao redor de Júpiter o que impede a Terra de se mover ao redor do Sol gigante? O Beakman, do mundo de Beakman, sugeriu que se Galileu quisesse usar um nome mais literal para a invenção, chamaria ele de "longe-fica-perto-scópio". E é mais ou menos isso que a luneta de Galileu faz, aumenta a dimensão angular do objeto amplificando o tamanho da imagem, dando uma sensação de que ele está mais perto. No esquema abaixo, a lente maior é chamada de objetiva e a lente menor é chamada de ocular; a luneta de Galileu tinha uma lente ocular côncava, mas o resultado é o mesmo, ampliar o tamanho aparente da imagem. Mas vocês já viram uma imagem de uma estrela num desses telescópios modernos? Uma estrela é tão pequena que, por mais que você aumente, ela continua sendo um ponto no telescópio, no máximo um borrãozinho maiorzinho. Então pra que um telescópio maior, se as estrelas não ficam maiores? Então pra que a objetiva maior? O que a objetiva faz é aumentar a quantidade de luz do objeto. É justamente por isso que precisamos de um telescópio maior. Quanto maior a quantidade de luz obtemos de uma estrela, maior a quantidade de informação a ser analisada. Análise que pode ser feita de uma imagem obtida a partir de um filme fotógrafico ou um CCD colocado no foco da objetiva. Ou utilizando um espectrômetro, que nos permite descobrir, entre outras coisas, o tamanho da estrela, sua idade e até mesmo sua velocidade relativa! Hoje em dia as objetivas são espelhos porque é extremamente caro construir uma lente gigante. O maior telescópio refrator do mundo, situado em Wisconsin, EUA tem cerca de 90cm - 10 vezes menor que o novo GTC! Além disso, as lentes apresentam o problema da aberração cromática (o efeito arco-íris de um prisma) causado pelas diferenças do índice de refração para cores diferentes. O céu, durante toda a história da humanidade, sempre foi um dos grandes mistérios da natureza. Mesmo com toda a relatividade explicando as grandes escalas e com toda a quântica explicando as minúcias da evolução estelar, ainda tenho uma incrível sensação de ignorância quando eu fico olhando o céu à noite e, à medida que meus olhos vão focando no infinito e se acostumando ao escuro, a Via Láctea vai ficando visível. Olhar para cima ainda é inspirador.

Sete fatos

Eu recebi essa à provocação do blog "O Cantinho da Zé"... Afora o aspecto do crescimento exponencial, esses memes costumam dar resultados interessantes, mas por ser este um blog voltado para a ciência, eu não seria certo falar sobre casualidades minhas... então eu vou fazer um twist neste meme e estender esta cutucada para outros blogs de ciências. A tarefa agora será citar 7 fatos ou causos ligados à ciência que o autor considera legais. Não vou botar muitas regras porque cada um tem seu jeito particular de escrever e cada um tem suas opiniões sobre o que é frívolo. Então vamos à minha lista: O cientista John Dalton, o da lei das proporções de Dalton, também foi um dos primeiros pesquisadores a descrever o daltonismo (duh!). Ele acreditava que a causa da doença era uma coloração azulada no humor aquoso e pediu para que, após sua morte, seus globos oculares fossem examinados. A autópsia na época não conseguiu encontrar nada, então a Instituição Real de Londres congelou o órgão. O daltonismo é causado por uma mutação genética em opsinas, que foi encontrada nos glóbulos de Dalton, em 1995. Os colégios gostam de ensinar que a órbita da Terra é elíptica mas há ressalvas a serem feitas. A excentricidade da órbita é 0,017, o que significa que a distância da Terra ao Sol varia no máximo cerca de 3%. E o "raio" da órbita (distância até o centro da elipse) varia 100km em 100 milhões de km. Quase uma circunferência. As garrafas de Leyden, inventadas no século XVIII, foram os primeiros capacitores elétricos e eram carregados através de energia estática, ou seja, atrito. Além de um sucesso nos meios científicos da época, as garrafas eram populares nas cortes européias. Tomar choque de garrafas de Leyden carregadas eram a maior diversão entre a nobreza da época! [Se alguém puder me confirmar esse fato, por favor... eu ouvi essa história há muito tempo, mas não achei nada na internet a respeito]. A palavra Eureka, imortalizada pela lendária corrida nua de Arquimedes por Siracusa ao deduzir o princípio do impuxo, significa "descobri" em grego. Arquimedes teria usado o princípio do empuxo para descobrir a pureza de uma coroa de ouro sem derretê-la. Além de descobrir a carga de um elétron, a experiência de Robert Millikan demonstra também que esta carga é quantizada e não contínua sendo, provavelmente, um dos resultados filosóficos mais impactantes no zeitgeist acadêmico da época. Mas, paradoxalmente, Millikan se recusava a aceitar o modelo corpuscular criado por Einstein para explicar a experiência com o efeito fotoelétrico. O paradoxo decorre do fato de que a interpretação einsteniana do efeito fotoelétrico precisa da quantização da carga elétrica e seus resultados antecedem a experiência de Millikan em cerca de 5 anos! Na época de Galileu Galilei, não havia ainda o sistema moderno de publicações científicas e jornais com peer review que temos hoje, mas a política acadêmica já existia. As correspondências de Galileu com sua sobrinha (leiam o livro "Galileo's Daughter", é excelente!) dão uma idéia da ginástica necessária para ser publicado. A cátedra universitária, apoio de membros do clero e de nobres e até mesmo amizades com impressores era fundamental. A controversia com a Igreja em Roma nada mais foi que uma disputa acadêmica-teológica entre Galileu e alguns cardeais-cientistas graduados. As correntes teológicas que buscavam uma interpretação menos literal da Bíblia traçam desde Santo Agostinho e não eram tão anormais entre os intelectuais europeis. A causa mais provável da prisão absurda e desproporcional que Galileu recebeu foi pelo fato de ele ter atacado o papa Urbano VIII em seu livro, por usar um personagem tolo (Simplicius) para defender o modelo geocêntrico. Isso ofendeu muita gente na igreja, incluindo próprio papa. Em todo processo, Galileu nunca deixou de aceitar a autoridade papal e inclusive, temia a excomunhão! A palavra oxigênio, criada pelo químico francês Antoine-Laurent Lavoisier significa gerador de ácidos. Lavoisier, notou que muitos ácidos possuiam o elemento oxigênio em seu elemento e achou que seria um aspecto fundamental deles. Ele descobriu corretamente, porém, que a combustão era uma reação que dependia de oxigênio e chegou à conclusão que a respiração dos seres vivos era uma combustão lenta de matéria orgânica. É famosa frase de Lagrange sobre Lavoisier ("Levou um segundo para decepar a cabeça dele, mas vai levar mais de um século para a França produzir uma cabeça do mesmo nível"), mas é menos famosa a frase proferida em seu julgamento na revolução francesa: "A República não tem utilidade para sábios ou químicos; o curso da justiça não deve ser supendido". Uma pena. Bom, agora vem a parte mais difícil, o convite a outros blogs, porque eu sou novo neste negócio aqui e não conheço os outros autores... Primeiro, eu gostaria de falar que se alguém quiser participar deste meme e não estiver listado, me avise que eu coloco o link aqui! Mas vamos aos que eu resolvi cutucar (e que são os blogs de ciência que eu frequento): Você que é biólogo: vamos lá Mauro! Ciência ao Natural: o Luís tem jeito de que conhece bastante coisa... Chi vó non pó: vamos ver o que o João consegue trazer dos seus arquivos... Via Gene: o blog a Ana Cláudia está de férias e ela talvez nem leia este blog, mas eu vou arriscar assim mesmo! Ciência e idéias: eles têm quatro autores! Será que alguém escreverá? Kynismós: o blog do Krishnamurthi não é estritamente de ciências, mas... SemCiência: também não sei se Osame já leu este blog, mas eu vou cutucar também! Terra que Gira: Vou arriscar ainda mais e colocar aqui o blog do João Moedas! Vamos ver se isso vai dar certo!

Mensiversário (ou aniversário de um mês)

Não se preocupem, eu não vou fazer um post instrospectivo a cada mês. Mas é que, por ser esse o primeiro mês em que eu resolvo entrar nesse negócio de escrever direto sobre ciência eu comecei a refletir sobre o que eu estou fazendo quando eu vi hoje de manhã no Google Analytics que o primeiro post no Entropicando foi no dia 22 de junho (tem posts que antecedem no arquivo, mas aqueles foram roubados do blog anterior, I Hate Titles). Eu creio que este blog é um daqueles que podemos chamar de "blogs de baixa circulação". Eu tenho uma média de 27 visitantes por dias dos uns cerca de 15 vêm de mecanismos de busca, como Google, Technorati e BlogBlogs. E o número de leitores do meu feed, de acordo com o FeedBurner 8. De fato, baixa circulação :-). Não que eu esperasse muito mais de um blog de ciência que se recusa a falar sobre religião ou criacionismo e escrito por um ilustre desconhecido. Na verdade eu acho que os números estão altos! Então a pergunta que eu me fiz foi, "por que escrever o blog"? Pelo número de visitantes, vocês devem deduzir que eu não estou ganhando muito dinheiro. Talvez um dia a massa crítica de material nos arquivos fique grande o suficiente de forma que eu vire um favorito do Google e isso aumente a quantidade de visitantes casuais procurando saber curiosidades como o que são os pontinhos no meio da banana ou querendo saber porque a indução finita é valida... Também não é por ego. Admito que eu sou egocêntrico e megalomaníaco, mas se o que me movesse fosse ego eu teria desistido a essa altura: 30 visitas por dia após um mês é um soco na boca do estômago da vaidade. Um dos motivos pra eu estar escrevendo este blog é o fato de eu ter estudado em uma universidade pública (fiz Engenharia de Computação no ITA) e eu sinto que os posts que eu escrevo são uma forma de retribuir... Não é nem de longe o suficiente, mas é algo. Um outro motivo é que eu gostaria de testar a hipótese da teoria das caudas longas e gostaria de me conectar com outras pessoas no mundo que tenham interesse em ciências (mas não nas discussões que eu considero chatas). Esse, aliás, é o motivo principal. O problema é que eu sinto que há uma falta de interatividade. Raramente eu recebo um comentário sobre o que eu escrevi. Eu até entendo: é um saco ir até os comments, especialmente quando o assunto não te provoca tanto assim. Eu mesmo raramente comento um post que eu acho legal a não ser que eu tenha mais o que falar a respeito! Eu rascunhei um scriptzinho para vocês avaliarem os posts, usando o Google Analytics, e espero que isso me ajude a saber como andam meus artigos(votem!). Além disso, eu resolvi um formato definitivo para este blog. Lógico que definitivo é algo que pode mudar semana que vem, hehe. Mas antes uma identidade do que identidade alguma! O blog terá posts de segunda a sexta somente, porque publicar no fim de semana é algo difícil demais para mim. Os posts irão ao ar na madrugada, de forma que eu consiga ter um post diário pela manhã para vocês. Além disso, eu resolvi parar de correr atrás de notícias científicas de última hora. O "Entropicando Clipes" aí em cima já cumpre o papel de fornecer (aos que se importam) quais notícias eu acho legais e eu não tenho tempo de escrever um artigo sobre cada coisa que eu vejo sobre ciência. Eu vou continuar comentando essas notícias, mas eu vou me dar mais oportunidade de escrever com calma e de tratar de também de outros temas que eu julgo legais mas que nunca vão aparecer no jornal como a série sobre os números (eu ainda não fiz as equações para os números inteiros, acreditam?). De vez em quando eu vou falhar porque eu tenho uma profissão de verdade mas eu vou tentar manter aqui a taxa de um artigo por dia! Essa experiência está sendo bastante divertida. Eu gosto de poder discutir (ainda que sozinho) princípios fundamentais das ciências puras, pensar nos impactos metafísicos e intelectuais do método científico e sorrir toda vez que eu sou obrigado a concordar com o que diz o cartoon lá em cima, extraído do fenomenal xkcd. A ciência funciona maravilhosamente bem. E pra quem quer saber do que trata o gráfico: o gráfico é sobre a radiação de corpo negro, uma dos resultados mais belos da ciência do século XIX. Mais um tema para um post novo!

Mais fósforo e a natureza do fogo

Eu vi esse post legal sobre o elemento químico fósforo no De Rerum Natura que complementa bem o meu post anterior sobre palitos de fósforos. Resolvi aproveitar a chance para colocar um pouco mais de informação sobre os palitos de fósforo (e responder uma pergunta que o Alessandro me fez) e falar sobre o fogo. De acordo com o Wikipedia, a cabeça do fósforo é formada de uma mistura de sulfeto de antimônio III com clorato de potássio e a fricção destes com o fósforo na caixa é capaz de gerar faísca. Os elementos na cabeça são provavelmente elementos que tem temperatura de ignição mais baixas e capacidade calórica de oxidação alta, que inicia a ignição na madeira do palito, um combustível menos transitório. Por isso que riscar a madeira na caixa de fósforos não resolve o problema. Dá pra gerar a faísca, mas esta não tem energia suficiente para iniciar a reação de combustão. O que me leva a falar um pouco mais do fogo! O fogo sempre foi uma entidade mágica na visão dos nossos predecessores científicos. A primeira teoria "alquímica" da natureza considerava o fogo juntamente com a água, a terra e o ar um dos elementos fundamentais das coisas. E convenhamos, não é sem motivo. O fogo queima. O fogo espanta animais. O fogo tem luz própria. O fogo cozinha alimentos. Certa vez eu fiquei olhando para a chama de um pedaço de cânfora (coisas do hinduísmo...) por minutos sem perceber, mesmerizado pela os movimentos do fogo e o fio de fuligem que escapava por cima. É uma pena, mas as teorias do século passado acabaram com toda a aura mística do fogo. Agora sabemos bem que o fogo nada mais é do que uma reação química exotérmica, auto-sustentada e que a chama é apenas ionização do ar pelo calor gerado na reação, a chamada combustão. É. Pegem por exemplo, a queima da madeira. A madeira é formada basicamente por um açúcar, a celulose, que tem fórmula molecular CnH2nOn. A celulose do palito de fósforo está em um processo de oxidação com o O2 atmosférico, produzindo: carbono, monóxido de carbono, dióxido de carbono e vapor d'água. Essa reação é bastante exotérmica e o calor gerado por "uma oxidação" é capaz de vencer a barreira de ativação da oxidação "seguinte". A energia gerada também esquenta o ar em volta da zona de oxidação e este quente passa a emitir luz, através da radiação de corpo negro (prometo que falo disso em outro post!). É por isso que chamas mais quentes são azuis e as chamas mais "frias" são amareladas. Chamas mais frias costumam ser causadas por queima incompleta do combustível - falta de oxigênio ou água fria roubando energia são fatores que causam isso. E queimas incompletas geram monóxido de carbono ou até mesmo fuligem, que é carbono puro. Por isso sua avó dizia que chama amarela mancha a panela! É triste, poeticamente falando, mas a ciência é capaz de explicar o fogo. O fogo que virou o símbolo de conhecimento. O fogo pelo qual Prometeu foi condenado a uma vida de fígado exposto. O fogo que protejeu nossos ancestrais das cavernas e iluminou as casas antes da lâmpada. O fogo que, domado, nos deu o pão e o frango assado. Nada mais é do que uma reação de oxidação exotérmica e auto-sustentada.

O frio não é tão óbvio quanto parece

Hoje em dia, quando pensamos nas leis da termodinâmica e nas idéias de frio, calor e temperatura, rapidamente pensamos em vibração das moléculas e energia térmica. Mas eu vou propor um exercício interessante: vamos fingir que estamos numa era antes dessas descobertas. Não sabemos sobre átomos. O conceito de conservação de energia é um conceito filosófico não muito sólido que se baseia apenas nas idéias de conservação de massa de Lavoisier e nos conceito de quantidade de movimento de Galileu, Newton e outros físicos entre os dois. Nos engenhos medievais e renascentistas, o atrito ainda vence a inércia na maioria dos experimentos que podem ser feitos e a eletricidade ainda é só a das garrafas de Leyden, eletricidade estática. Também não temos compressores e, portanto, refrigeradores para analisar o que acontece quando esfriamos as coisas. Nem mesmo o conceito de estado das matérias é bem definido... seria o gelo e a água duas formas da mesma coisa ou seriam elementos diferentes? Mas não estamos de mãos atadas, porém. Temos o termômetro. Esse instrumento, aparentemente simples, é revolucionário porque, pela primeira vez, é possível medir objetivamente uma grandeza térmica! Imagine que você está descalço, numa sala de granito com um pé num tapete e outro fora. O chão de pedra parece bem mais frio. Então você vai lá e esquenta o granito com uma fogueirinha, pisa, e o granito continua parecendo mais frio. Aí você molha o tapete com água o tecido fica mais gelado! Esses experimentos dão resultados confusos e nada razoáveis. Esquentar não muda a temperatura? Molhar esfria? Mas o termômetro, produto de uma tecnologia capaz de fabricar tubos de vidro estreitos, é capaz de dar resultados mais... sensatos para esses experimentos. Por exemplo, agora, o tapete e o chão acusam a mesma temperatura. Quando esquentamos o granito, ele passará a acusar uma temperatura maior. E quando jogamos água a temperatura ambiente o termômetro não muda. Enfim, resultados mais previsíveis, razoáveis. Estes resultados são justamente o que convencionamos chamar de lei zero da termodinâmica: corpos com mesma temperatura estão em equilíbrio térmico. Percebam que a lei zero não chega a ser uma lei mas uma forma de definir a temperatura. Ela diz que convencionamos chamar de equilíbrio térmico quando não há fluxo de calor entre dois corpos. O termômetro também nos permite estudar também a transmissão de calor. Se esquentarmos uma ponta de uma haste, quanto tempo leva para a outra ponta se aquecer? Um pouco mais de investigação e compreendemos que é justamente essa capacidade de transmitir calor com mais ou menos facilidade é que é responsável pelas sensações térmicas variadas. O granito rouba calor com mais facilidade que o tapete. Isso explica, em parte, nossas experiências com sensação térmica. Finalmente, podemos comparar a capacidade de esfriar e esquentar as coisas. Um pouco de experimentação e vemos que se misturarmos 1l de água a 0o com 1l de água a 10o, temos no final 2l de água a 5o. Agora quando misturamos 1l de água a 0o com 1l de álcool a 10o, o resultado é uma mistura de 2l a aproximadamente 7,5o! [Isso é um raciocínio meio circular porque as temperaturas são definidas dessa forma... mas finjam que a temperatura é uma verdade eterna...] Isso quer dizer que a água tem um poder maior de esfriar e esquentar as coisas: a capacidade térmica e o calor específico. Isso explica porque água quente queima mais que madeira quente e porque o tapete molhado é mais "frio" que o tapete seco. Até aqui, não usamos nenhuma informação a respeito de átomos aqui, mas os químicos, com Dalton, Avogadro e Lavoisier estão chegando lá. Quem sabe aí podemos provar a relação entre calor e energia cinética? Quem sabe podemos fabricar um motor a vapor? Quem sabe?

Duas patas bom, quatro patas ruim

De tempos em tempos, os jornalistas resolvem ler revistas científicas para eleger como a matéria queridinha. E a matéria que agora está em todas as páginas fala a respeito de uma pesquisa que mostrou que chimpanzés dispendem menos energia andando sobre duas patas que sobre quatro. Eu já falo mais sobre isso, mas antes eu preciso comentar o tratamento dado a essa matéria pelos jornais. O portal G1 colocou na manchete que o homem pode ter virado bípede por preguiça! Já o UOL foi mais modesto e disse que o homem virou bípede para economizar energia. Comparem essas matérias com a notícia da Nature e do Estadão Online para ver que eles reduziram o aspecto sensacionalista. Agora voltando ao tema original... O grupo, da Universidade do Arizona, ensinou chimpanzés a andar em duas patas e em seguida fez uma medição da quantidade de oxigênio consumido durante a respiração. A medição tem como objetivo medir a quantidade de energia gasta durante a caminhada. A conclusão que o grupo chegou é que os chimpanzés gastavam mais energia andando em quatro patas que em duas, mas que em todos os casos, homens gastam menos energia. Além disso, o grupo chegou à conclusão de que a vantagem só existe por causa da anatomia dos chimpanzés. A principal reação de produção de energia no corpo humano é a respiração celular, uma reação de oxidação da glicose; a energia produzida durante essa reação é utilizada na fosforilação de ADP produzindo ATP, que por sua vez é transportado para as áreas da célula que usam essa molécula como fonte de energia. Nada mais razoável então que medir o consumo de O2 para tentar achar a quantidade de energia gasta. Tirando que é excessivamente trabalhoso medir a concentração de oxigênio no ar. Muito mais fácil é medir a concentração de CO2! O gás carbônico é opaco à luz infra-vermelha (efeito estufa!) e um sensorzinho baseado nessa idéia é simples e barato de se implementar! Como as variações de CO2 e O2 são proporcionais, a medição de um é suficiente para obter a medida de outro... inclusive é assim, com um instrumento chamado capnógrafo, que médicos fazem monitoramento online de pacientes. A medida mais precisa, a gasometria, é demorada e precisa de sangue arterial e venoso para ser feita. Uma segunda coisa que eu gostaria de ver (e vou procurar no artigo original) é uma discussão sobre as relações entre a energia necessária para vencer a dificuldade de se equilibrar em duas patas. Não sei exatamente como isso seria feito... talvez seja desprezível, uma vez que os chimpanzés foram ensinados a andar sobre duas patas... Mas a dúvida que eu coloco é a seguinte: se o chimpanzé consome menos energia para andar em duas patas, porque ele anda em quatro patas?

Educação e criatividade

Começo aqui a minha participação no Roda de Ciência, uma iniciativa bacana na blogosfera. A idéia é que, a cada mês, blogs de ciência tragam opiniões sobre um tema definido. É uma espécie de mini-conferência sobre um tema (aliás, eu acredito que este seja o futuro das conferências científicas, mas isso fica pra outra hora). A cada mês é escolhido um tema e este mês o tema é a relação entre educação e criatividade. Eu já havia publicado minhas opiniões sobre a educação no Brasil que podem ser resumidas à falta da cultura da educação. Acho que a sociedade brasileira é avessa ao aprendizado (em parte porque nem sempre estudo se traduz em dinheiro, em parte pela prevalência do pensamento gersoniano) e isso complica significativamente o trabalho do professor. Além de ter que transmitir conhecimento, ele passa a ter que lutar contra o preconceito besta de que aprender é perda de tempo. Então eu acho que a questão é: o que pode ser feito com a educação para vencer esta bareira? Recém-saído das salas de aula do segundo grau (foi só há 7 anos...), eu ainda lembro bem das coisas que eu achava mais sedutoras e que tipo de estratégia eu achava sem sentido. Faço parte da classe dos privilegiados que estudaram em escola particular então eu fui exposto às mais modernas técnicas pedagógicas que educadores poderiam conceber: sistema de apostilas, mapas de idéia, internet, professores "amigos", experiências em sala de aula... Então o meu primeiro impulso foi o de tentar ver qual o tipo de técnicas que eu gostava e desgostava e quais me estimulavam a querer andar com as próprias pernas. Apostilas, por exemplo, eu gostava porque facilitava a vida. Exceto quando o professor usava mal e não complementava com leituras extras, porque aí o conteúdo ficava fino demais. Mapa de idéias era algo que minha professora de redação era capaz de usar maravilhosamente bem, mas que era confuso na mão da professora de geografia. À medida em que eu fui analisando essas pequenas coisas eu reparei que, no fim das contas, o que importa (surpresa!) é o professor! Então eu comecei a pensar nas coisas que eu gostava do professor A mas não gostava no professor B. A primeira coisa que eu notei é que os professores que não tinham domínio do assunto que estavam ensinando me irritavam profundamente. Não existe truque pedagógico capaz de compensar a falta de conhecimento do material dado em aula. Não digo que o professor tenha que saber todas as respostas do aluno na ponta da língua, mas é necessário que ele tenha segurança enquanto ensina o material preparado e que ele tenha noção do quanto ele sabe e do quanto ele não sabe. Eu ouvi algumas vezes respostas incoerentes de professores de matemática que acabavam com o crédito que o professor tinha comigo... Às vezes um "eu não sei, vou procurar e semana que vem eu trago" ou "isso vc aprende na faculdade mais pra frente" faltava. Alunos são capazes de perceber uma charlatonice rapidamente, mesmo sendo ignorantes sobre o assunto. É importante ser honesto sobre o próprio conhecimento. Outra coisa que eu percebi é que eu costumava odiar professores que perdiam muito tempo falando coisas inúteis e não relacionadas com a matéria. Uma piadinha no começo ou aquela tirada com o grupinho conversando no fundo da sala eram essenciais para eliminar a tensão e o cansaço mental que 50 minutos de sabedoria contínua são capazes de gerar. Mas uma piada a cada duas equações químicas é algo cansativo e afeta também a credibilidade do professor. Um outro elemento que me afetava eram professores que abriam um assunto falando "gente isso é complicado". Isso não afetava a credibilidade do professor mas funcionava como uma desculpa para não aprender. Uma frase de encorajamento como essa, quando dita antes de sequer nos dar a oportunidade de tentar aprender acaba virando uma prevenção contra a matéria difícil. Uma coisa que me deixa confuso era em relação à aproximação entre professores e alunos. Eu sempre fui um defensor da idéia de que professores devem eliminar o máximo de formalidade que eles puderem, para facilitar o ensino por parte das crianças. Mas, preparando esse post, eu fiquei perplexo. Porque os professores que se aproximavam demais dos alunos eram piores do que os professores que faziam uma cara brava e usavam autoridade. Isso vai contra minha intuição, mas eu acho que deve estar ligado ao que eu levantei nos parágrafos anteriores: credibilidade. Um aluno, para acreditar no professor, parece que precisa que o professor seja superior a ele. Um professor que age como um colega não consegue passar seriedade o suficiente. Um mestre muito bom consegue gerar essa aura de respeito apenas com o seu conhecimento e não precisa fazer cara feia. Mas a média é bem mais baixa do que isso e a cara feia é capaz de compensar um pouco a ignorância, pelo menos na minha percepção de aluno. Passemos à parte anedotal. Os melhores professores que eu tive era um professor de biologia que tinha cabelão, pedia para ser chamado pelo primeiro nome e sacaneava, respeitosamente, perguntas sem pé nem cabeça. Acho que era unanimidade na sala, ele era excelente. Outro professor de matemática costumava fazer apostas para quem resolvesse problemas: ganhava um Chicabon. Da classe dos sisudos, um professor de física tinha o hábito de exibir experimentos em sala de aula com freqüência... a gente achava ele meio fascista, mas ele inspirava respeito dos alunos... "ele é chato mas ensina bem". Um professor de história, que inspirava tamanho respeito pela abrangência do conhecimento que ganhou um título nosso de mestre, fez de mim, vidrado em ciências naturais, um amante de história. Talvez, o segredo principal para inspirar criatividade está em, antes de mais nada, amar o que você ensina e ser honesto com seus alunos. Acho que o resto flui naturalmente como resultado disso, sem precisar recorrer a artifícios. Duas ressalvas. Eu estou sendo meio Maria Antonieta neste post porque isso tudo que eu falei em cima faça mais sentido quando a escola tem estrutura e os professores tem meios. Na falta de bons salários ou de luz elétrica, essas coisas aí ajudam, mas não são capazes de milagre. Além disso, eu descartei aqui a questão de que os professores só podem construir metade das pontes e os alunos precisam construir a outra metade. Professores são capazes de mostrar os caminhos, incentivar, mas não há pessoa capaz de ensinar alguém que se recusa a aprender. Mais idéias sobre o tema: Participação do você que é biólogo Educação na sociedade portuguesa Comentários aqui.

Quinases, fosforilação, a atividade enzimática e o medo

Eu acho que eu falei algumas vezes sobre vias metabólicas, modificações pós translacionais, regiões reguladoras no DNA e nas proteínas... e eu colocava uma mini-explicaçãozinha que satisfazia as necessidades locais do post, mas eu nunca fui muito a fundo nesses temas. Mas hoje eu vi este artigo na internet sobre um grupo que descobriu uma forma de eliminar o medo adquirido (diferente do medo instintivo) em ratos através da inibição da atividade de uma quinase (kinase, em inglês), a enzima Cdk5. Então eu achei um ótimo pretexto para falar sobre quinases! Proteínas são moléculas formadas por cadeias de aminoácidos (mais ou menos do mesmo jeito que um DNA é formado por seqüência de nucleotídeos...). Um aminoácido é uma molécula orgânica que possui um radical amina (NH2) e um radical ácido carboxílico (COOH) e é daí que vem o nome da molécula. Dois aminoácidos consecutivos em uma proteína estão unidos através de uma ligação formada entre o carbono do ácido carboxílico e o nitrogênio do aminoácido; essa ligação é conhecida como ligação peptídica e é por isso que proteínas também são conhecidas como peptídeos também. Além da amina e do grupo carboxil, um aminoácido possui também uma cadeia lateral, que é o componente variável. Existem 20 tipos diferentes de aminoácidos encontrados nos seres vivos e a única diferença entre esses aminoácidos são as cadeias laterais. Esses radicais podem possuir diversas funções químicas, havendo cadeias laterais com as mais diversas propriedades: cadeias polares, apolares, ácidas, básicas, aromáticas, álcoois, cíclicas, sulfuradas, ... É justamente nesta variedade que que está o segredo de como a proteína irá funcionar. O cabelo, por exemplo, é constituído por uma imensa quantidade de proteínas ricas em cisteína, um aminoácido capaz de formar pontes de enxofre e a quantidade de cisteína no cabelo determina o quão enrolado ele vai ser; a famosa chapinha nada mais é que um tratamento para quebrar essas ligações e a umidade é o terror feminio justamente porque ela aumenta a propensão de formação das pontes de hidrogênio. Enzimas, como se ensina na escola, são proteínas com capacidade catalizadora, e a função desta enzima costuma ser determinada pela forma espacial da enzima, através do modelo chave-fechadura [um modelo mais preciso é o da chave-fechadura induzido]. Sendo enzimas proteínas, elas também são formadas por uma seqüência de aminoácidos e a interação entre as cadeias laterais é quem vai determinar a forma das enzimas, que por conseqüência determinará a função. Então, se quiséssemos elaborar um sistema que desativa temporariamente uma enzima, bastaria dar um jeito de alterar a forma da enzima através de uma reação facilmente reversível. Logicamente, se eu estou falando isso é porque é exatamente isso que a natureza faz! Quinases são enzimas que catalizam uma reação bem específica: a fosforilação de proteínas. Uma das moléculas que navegam livremente nas células dos seres vivos é a ATP que significa Adenosina Trif(P)osfato. A fosforilação é a reação de transferência de um grupo fosfato do ATP, que vira ADP (Adenosina Dif(P)osfato). Nas proteínas, a fosforilação costuma acontecer nos aminoácidos Serina, Treonina e Tirosina, justamente pelo fato dos três possuirem o radical OH em suas cadeias laterais (o radical hidroxi é ideal para a reação de hidrólise que se dá no ATP, para soltar o fosfato). A fosforilação desses aminoácidos muda radicalmente sua natureza química e isso provoca alterações conformacionais da enzima que reduzem drasticamente a capacidade da enzima de exercer sua função original. Felizmente, a defosforilação também é uma reação relativamente simples. Então a fosforilação funciona como um interruptor para a atividade enzimática e as quinases são os responsáveis por ligar e desligar este interruptor. Assim, não é sempre necessário degradar proteínas e transcrever/traduzir proteínas novas toda vez que a célula quer alterar seu metabolismo; basta ativar ou desativar as proteínas de acordo com a necessidade. Note que não existe nenhuma regra para qual estado é o ligado; uma fosforilação pode tanto ativar quanto desativar uma proteína. A quinase citada pelo artigo acima, o CDK5 (cujo nome vem de cyclin-dependent kinase) é uma quinase que está ligada com o ciclo de vida da célula. Essas enzimas estão sempre nas células e são ativadas por ciclinas, moléculas que, grosso modo, são sinalizadores que dizem quando está na hora de entrar em meiose. Justamente por estarem muito ligadas à atividade reprodutiva da célula, as ciclinas tem importância grande para a oncologia, uma vez que cancer, fundamentalmente, é um crescimento desordenado de tecidos. É interessante, então, ver que pode haver relação entre o medo adquirido e esta enzima que tem sua função traçável até leveduras. Será que as S. cerevisae fica com claustrofobia no tonel de cerveja? Update: Mais sobre o assunto no blog do Mauro.

Conhece-te a ti mesmo

Imagem retirada de um stream muito engraçado no Flickr sobre criacionismo... Eu não sou muito chegado a discussão em cima de polêmicas entre ciência e não-ciências, como religião e astrologia. Acho inútil e contraproducente. Mas aí, dia desses, eu vi o thread de comentários sobre este artigo e confesso que fiquei perplexo. Não vou ficar aqui para defender outros blogueiros-cientistas porque eles costumam se garantir sozinhos mas eu fiquei tentado a colocar aqui minhas opiniões a respeito. Mas eu vou tentar não entrar mais nesse tipo de discussão porque eu acho que posts xingando criacionistas e pseudo-cientistas são o equivalente blogueiro de malhar o Judas na páscoa. Justamente por isso, ao invés de ficar tentando desconstruir os Michael Behe's eu vou apontar o que eu vejo que está errado entre nós. No livro "A Arte da Guerra", Sun-Tzu diz que aquele conhece bem o inimigo ganha uma batalha a cada duas mas aquele conhece a si mesmo e ao inimigo vencerá 100 em 100 batalhas. E eu acho que é aí que perdemos. Nós, cientistas iluminados e gloriosos, desacostumados a sermos contrariados, estamos esquecendo o que é a ciência e o que estamos tentando defender aqui. Estamos mais preocupados em defender mais a integridade do Darwinismo do que a meticulosidade do método científico. Estamos mais preocupados em dar lições de moral utilitária, tentando convencer as pessoas, à maneira tosca de Dawkins, que a ciência demonstra que Deus não existe, e deixando de lado as coisas mais belas e mais simples que nossos colegas publicam em jornais todos os dias. Estamos abusando do argumento de autoridade para ofuscar a falta de respostas para algumas perguntas sem resposta ao invés de ressaltar as pequenas respostas encontradas em laboratórios e corredores das Universidades no dia-a-dia. Estamos dando mais valor para os fatos atuais da ciência do que para os métodos quase eternos que nos seguem desde Pitágoras. Estamos fazendo exatamente aquilo que nós acusamos nossos inimigos de fazer: sendo irracionais. O mundo científico já foi defensor de grandes baboseiras, enormes mesmo. O grande Galileo tentou defender a sua idéia de translação da Terra usando as marés era como evidência. Muitos cientistas do século XIX provaram que era impossível um objeto mais pesado que o ar voar. Aristóteles achava que os objetos tendem ao repouso e que seria necessário uma força contínua para manter um objeto em movimento uniforme. Inúmeros foram os alquimistas que achavam que era possível transformar chumbo em ouro. Maior ainda foi o número de químicos que achavam que o átomo era indivisível. Só nos últimos 50 anos, tivemos o escândalo da fusão nuclear a frio, a promessa de energia super barata para todos e não vamos nem falar dos fracassos da inteligência artificial. A ciência erra. Mais erra do que acerta. Não é à toa, portanto, que as pessoas sejam tão desconfiadas quando gritamos agora que o planeta vai derreter até o ano de 2050 ou quando dizemos que somos descendentes de primatas. Acontece que a beleza na ciência não está apenas nas teorias que ela elabora, mas principalmente no fato de que ela é capaz de crescer mesmo através da elaboração de teorias erradas. Inclusive, é assim que a ciência progride. Assim que uma teoria é atingida, tentamos forçá-las até atingir os limites da teoria e quando batemos no muro, voltamos para a prancheta. Bertrand Russel, se não me engano, concluiu que apenas é científico aquilo que é falível. E é este o ponto que eu quero dar ênfase. Mas aí, fica a pergunta, onde está o erro dos criacionistas em defender o "tratamento igual de teorias?" Por que um astrólogo não poderia dizer que o que ele o faz como dissidente da teoria tradicional astronômica? A resposta reside no fato de que eles não seguem o método científico. O fato de que a evolução tem falhas e problemas não é de se espantar. Aliás, é o que eu espero. Eu espero que os paradigmas correntes da genética, da física, da matemática, da psicologia e da computação tenham falhas. Se elas não tiverem, está na hora de mudar de profissão! O que não se pode é adotar um modelo que é intelectualmente desonesto como o da criação. Intelectualmente desonesto porque ele se esconde atrás de textos extensos e não resiste a perguntas simples como "porque um designer inteligente criaria espécies que seriam extintas". A astrologia não resiste a um teste cego estatístico simples. (Não acho, inclusive, que este tipo de pensamento deveria ser purgado da humanidade. Defendo imensamente o direito individual à ignorância. As pessoas não têm que acreditar no que eu acredito. Só não faça isso numa faculdade ou numa aula de ciência. Além disso, vale notar que a ciência também segue um dogma: o da validade universal de experimentos e do método científico.) Se o darwinismo estiver errado a ciência não perde. Se o universo foi, de fato criado há 6000 anos por um Deus barbudo e bonachão, a ciência também não perde. Porque a ciência se resume a um conjunto de teorias auto-suficientes e fechadas a partir do que somos capazes de observar. Se Deus existe e for mensurável, a ciência fatalmente vai descobrir isso. E aí, Darwin estaria errado mas a ciência não. O que não é vergonha nenhuma pra Darwin. Como todo grande cientista, ele contribuiu para melhorar a compreensão do universo e é esse o nosso trabalho. A ciência não perde enquanto os seus seguidores se dedicarem a melhorar nossa compreensão do universo. A ciência só perde em uma hipótese: se os cientistas começarem a agir como muitos têm feito. Utilizando toda a carga da sua teoria e sapiência como uma bigorna. "Back off, I am a scientist, I know what I am talking about!" A ciência não pode ser escrava da vaidade dos cientistas, apenas dos resultados de suas experiências. As becas foram estabelecidas nas instituições de ensino superior inglesas para que os alunos ficassem impedidos de exibir os símbolos de status familiar e nobreza. As únicas regalias que valem no meio acadêmico são os títulos acadêmicos, ligados ao saber. O sobrenome não importa. Acho que está faltando um pouco disso nas discussões entre ciência e sociedade. A atitude "é muito complicado, eu não consigo te explicar, mas diminua o seu consumo de carbono senão a Terra vai derreter" tem que acabar. Quem viu o filme do Al Gore "Verdade incoveniente" e tem dois neurônios viu um zilhão de furos na explicação dele. Eu acho realmente que o aquecimento global existe e que temos que prestar atenção nisso senão estamos ferrados, mas a divulgação científica tem que ser feita por transmissão de conhecimento e não por propaganda estúpida. A praxe na ciência não é nem nunca foi se esconder atrás da autoridade. A gravidade existe independente de Newton ou de Kepler. Nós conseguimos demonstrar a existência da gravidade por vários experimentos. E quando alguém duvida que massas se atraem, mostramos as evidências e pedimos para a pessoa elaborar uma teoria que explique os fenômenos. Não falamos "você é um bárbaro ignorante". Ensinamos. Educamos. Então, pessoas, paciência com aqueles que defendem teorias esdrúxulas. É uma tarefa árdua e ingrata. Mas é essencial que mantenhamos a cabeça no lugar e a razão na cabeça. Sem ataques ad hominem contra o Michale Behe para desconstruir uma teoria dele. Sem ofender os partidos conservadores todas as vezes que eles desprezarem o aquecimento global. A ciência é sobre argumentação e razão. É sobre o método e não sobre fatos. Não estamos aqui para defender Darwin, estamos aqui para defender a racionalidade.

Catando informações no DNA-lixo

Três grupos independentes fizeram uma descoberta bastante interessante sobre uma alteração genética que está ligada a um tipo de câncer de cólon retal. Não seria a primeira vez que cientistas encontram uma mutação que altera um gene, se não fosse por um detalhe: a mutação está na região do código genético conhecida como DNA-lixo. Um cromossomo é composto por duas moléculas de DNA complementares, e cada uma dessas moléculas é formadas por uma seqüência de nucleotídeos. Se vocês se lembram bem do colégio, temos quatro bases orgânicas que formam os nucleotídeos: Adenina, Timina, Citosina e Guanina. É a ordem desta seqüência que determina o famoso código genético e um gene nada mais é do que um pedaço desta molécula de DNA. O desenho abaixo mostra um cromossomo com vários genes dentro e cada uma das partes coloridas é um gene: Notem que existe grandes pedaços do cromossomo entre os genes, em azul... essas regiões possuem diversos tipos de trechos, como transpósons, íntrons, áreas regulatórias para ligação de proteínas e seqüências que são resquícios evolutivos que não tem função alguma ou função desconhecida. Essas regiões são conhecidas como DNA-lixo (junk DNA) justamente porque elas não tem a função tradicional de ser transcrita e traduzida para RNA e proteína nos passos que estamos acostumados a ver. É daí o espanto dessa descoberta: a variação genética comum a todos os doentes é em uma zona sem função direta!

iPods e para-raios

Editar equações para publicar na internet dá trabalho. Tem que escrever o código LaTeX de cada uma das equações, verificar o tamanho, fazer o upload pro Photobucket e colocar na horrorosa caixa de edição do blogger. Um horror. Eu já terminei o texto para dois posts sobre os números, mas colocar as equações dá um trabalho tão grande que até desanima... Enquanto isso não acontece, eu deixo vocês com essa carta do New England Journal of Medicine sobre um rapaz canadense que tomou um raio enquanto usava um iPod. Quem estudou um mínimo de eletricidade deve saber que correr com uma mini-antena como um iPod na chuva não é muito razoável. Além de provavelmente ter atraído o raio, o iPod ainda agravou o acidente ao distribuir a corrente pelo corpo. Mesmo após dois anos, o paciente ainda não recuperou completamente a audição destruída pelo fonde de ouvido eletrificado. Pelo visto ele comprou um iPod novo, mas parou não leva mais para fazer corridas. Fica aí a lição. Meninos, não corram na chuva com seu iPod. via Wired

Bactérias resistentes

O Ciência ao Natural trouxe um post muito bacana a respeito de bactérias que vivem em ambientes hostis. O que eu achei mais interessante é o fato de que essas bactérias têm em comum a falta do maquinário de enzimas e proteínas que serve para efetuar reparações no DNA. Esse fato diminui a capacidade de sobrevivência de um indivíduo, pois qualquer mutação pode ser letal, mas aumenta a capacidade de sobrevivência da espécie em ambientes hostis, principalmente se levarmos em conta que bactérias tem um ciclo de vida curto e uma taxa de reprodução alta. Vão lá ler!

Dino encontrado em cratera de vulcão

Dino, dos Flintstones, acima da legenda contendo o horário O título do post pode parecer sensacionalista mas é tudo verdade! O grupo de cientistas neo-zelandês do Geological and Nuclear Scientists têm instalado algumas câmeras digitais em ilhas sismicamente ativas e mantém um website no ar com transmissão das fotos tiradas pelas câmaras, para monitoramento remoto. Aparentemente algum turista engraçadinho resolveu grudar um Dino (o dinossauro de estimação dos Flintstones) na frente de uma das câmeras, a da base White Island Crater. De acordo com a reportagem de 2004, os cientistas resolveram deixar o Dino lá para a atmosfera vulcânica tomar conta. Além disso não deve ser muito trivial descer até a base da cratera só para tirar o dinossaurinho, que chega até a ser simpático! O FAQ atual diz até que o dinossauro foi adotado como mascote não-oficial da câmera. via Humor na Ciência

Nicotina e preconceitos...

Uma pesquisa divulgada pela Wired parece evidenciar possíveis usos medicinais da nicotina como anti-depressivo leve para usos terapêuticos. Eu não sei exatamente o que dizer a respeito deste artigo, pois não entendo nada do assunto, mas eu fiquei impressionado com as respostas que eu vi na blogosfera... Pessoas já estão sugerindo que haveria uma conspiração da indústria do cigarro por trás desses resultados. Não vou descartar a possibilidade. As companhias produtoras de cigarro têm precedentes impressionantes a esse respeito, mas eu senti que há no ar uma espécie de torcida para que estes resultados tenham sido erros, que o tabaco seja banido para sempre. É um preconceito tolo: o cigarro fez mal para a humanidade por muito tempo e, portanto, todos os seus elementos também fazem, principalmente a nicotina que o agente viciante. Mas e se a nicotina for um anti-depressivo melhor que o Valium para casos menos graves? Por que a maconha pode ser medicinal mas o cigarro não?

Mais uma do fullereno

Uma das minhas estruturas químicas favoritas é o buckminsterfullereno. Com a molecular C60, o fullereno é um arranjo cristalino de átomos de carbono em uma forma de quase esfera, ou de uma bola de futebol. Esta forma, além de dar um apelido de Buckyball para a molécula, foi "descoberta/inventada" pelo químico inglês Richard Buckminster Fuller e tem aplicações diversas. As micro-esferas, por exemplo, formam excelente lubrificante com apenas uma molécula de espessura. As estruturas também tem propriedades elétricas interessantes e tem uso no estudo de supercondutores... Mas eu não sabia que o fullereno iria conseguir combater alergias. A matéria, da nature.com, mostra uma pesquisa que estuda a interferência causada pelas buckyballs em vias metabólicas associadas a alergias. O grupo não sabe exatamente como a molécula consegue bloquear a produção de histamina, mas baseada na relação já conhecida dos anti-oxidantes no combate a alergias, a hipótese é que o fullereno esteja agindo sobre os radicais livres. É a buckyball atacando de novo!

Plantas híbridas

Imagem roubada da internet. Não sei a quem devo dar o crédito. Se você souber me avise! Seguindo na cola do post sobre o "zebravalo", eu me lembrei de uma história curiosa a respeito do biólogo soviético Trofim Lysenko e da busca pela "planta do proletariado". A história de Lysenko e de suas teorias é um cautionary tale (conto contra-exemplar?) sobre o que acontece quando se insere uma ideologia na ciência. Sendo filho de um casal camponês, ele foi rapidamente elevado aos mais altos postos da ciência soviética, mesmo não sendo um cientista muito honesto. Dentre as várias peripécias, ele negou a experimentação genética "capitalista" de Mendel em favor das teorias mais "socialistas" de Michurin. Não que Michurin estivesse fazendo algo errado, ele estava experimentando com a idéia de misturar plantas diferentes para tentar obter características benéficas. O problema foi que Lysenko, durante sua liderança do Instituto Soviético de Genética, baniu todo tipo de pesquisa na linha que vinha sendo perseguida por Morgan com suas moscas, tentando compreender e verificar as teorias de herança genética do começo do século XX. Esse tipo de pesquisa, por não ser capaz de aumentar a produtividade agrária rapidamente, foi considerada capitalista e contra-revolucionária. O correto era executar pesquisas com resultado mais imediato. Como cruzar aleatóreamente plantas para tentar obter algum resultado. Lysenko entrou pra história da ciência por um fato mais grotesco, mas que estava ligado às suas crenças. Na agricultura, existe um processo que se chama vernalização, através do qual você refrigera sementes ou mudas e depois traz as plantas para temperatura normal, para fazer com que as flores desabrochem. O processo é uma forma de enganar a planta, fazendo ela "acreditar" que chegou a primavera. Lysenko teria descoberto uma forma de incorporar características de sementes vernalizadas ao material genético. Com isso, o trigo, que normalmente precisa esperar um inverno antes de uma boa colheita, poderia ser plantado ao longo do ano. As colheitas seriam fantásticas e ao longo do ano. Mas até eu, com minha queda pelo lamarckismo, poderia dizer que esse tipo de herança genética não poderia ser modificado através de um tipo de vernalização. Infelizmente, como Lysenko era amigo do povo, suas técnicas foram aplicadas nas fazendas de todo o país. A perda de grãos plantados foi imensa. Depois do fracasso, o lysenkoismo foi abandonado, banido e deixou de existir, daquela forma orwelliana que só estados totalitários são capazes... Mas a digressão foi imensa. Eu só queria falar sobre uma experiência engraçada de plantas híbridas. Um dos seguidores de Lysenko, o agrônomo Georgi Karpechenko tentando buscar a "planta do proletariado" teve uma idéia genial. Quis fazer um híbrido de rabanete com repolho. A idéia era simples: as folhas do rabanete e a raiz do repolho são inúteis para consumo. Porque não criar uma planta que tem folhas de repolho e raiz de rabanete? O experimento foi super bem sucedido, para biologia. A planta gerada não só brotou como ela também era fértil, algo raro em seres vivos híbridos (anfipoliploidia). A ironia é que o experimento foi um fracasso em termos lysenkoistas. Porque a Raphanobrassica gerada tinha folhas de rabanete (Raphanus sp.) e raiz de repolho (Brassica sp.), deixando o proletariado na mão.

Porque aqui, você decide!

Descobri que o blogger disponibilizou um widget que permite fazer uma pesquisa informal entre os leitores do blog. Como eu só recebo spam nos comentários que eu recebo, eu não tenho muita noção do quanto as pessoas estão lendo ou conseguindo aproveitar os textos daqui... Então eu resolvi testar o widget para pesquisa que vai aqui na barra da esquerda. Dê sua opinião sobre qual tema você acha que deveria aparecer mais no blog! Votar leva 3 segundos e nem te leva pra outra página, é suave, rápido, tranquilo e indolor! Vote

Animais híbridos

Um dos animais híbridos mais conhecidos no Brasil é a mula, o resultado do cruzamento de um burro com um cavalo, mas como vemos na foto acima (não é Photoshop não!) é possível também uma mistura de cavalos com zebras. Mas o mais interessante para mim nessa história é que o padrão de listras, clássico nas zebras, não se reproduziu por todo o corpo do animal. Esse tipo de fenômeno é interessante porque ele evidencia uma das muitas questões que os geneticistas estão tendo que enfrentar hoje em dia. Como é que células geneticamente idênticas e que tem a mesma função, como as da pele, geram características diferentes em regiões diferentes do corpo? Aquela história de epigenética deve ser a explicação para o fenômeno acima: as células tronco da pele em algumas regiões do corpo podem ter sofrido algum tipo de silenciamento genético na via metabólica de expressão ou supressão das famosas listas da zebra... Esse assunto também retoma, de certa forma, a questão da euploidia. Estes animais híbridos são estéreis justamente porque estas células vão possuir um número híbrido de cromossomos que terão dificulades de formar pareamento. Cavalos têm 2n=64 cromossomos enquanto que burros têm 2n=62 cromossomos. Mulas têm, portanto, 2n=63 cromossomos. É impossível um pareamento apropriado na meiose e os gametas dificilmente serão viáveis. O caso da zebra, com 2n=44 cromossomos, é ainda mais drástico. A zebra-cavalo acima provavelmente tem 2n=54 e também irá apresentar problemas de pareamento durante a segunda divisão da meiose. Abaixo vai um vídeo do animal acima: Via Scienceblogs.

Correlação, causa, conseqüência

Mais ou menos uma vez por semana aparece uma pesquisa trazendo informações interessantes. Com certeza vocês já viram várias destas mostrando a ligação entre fenômenos distintos, como o caso dos primogênitos de QI mais alto. Essas pesquisas costumam ser extremamente importantes para a evolução da ciência, particularmente em áreas como economia, psicologia e pedagogia onde não é possível fazer um experimento controlado e é necessário se fazer inferências a partir de dados do mundo real. Justamente pelo fato de não termos experimento controlado, é importante que se gaste uma boa quantidade de esforços desenhando a pesquisa de campo de forma a testar a hipótese que queremos testar. E um dos cuidados importantes é tentar elaborar pesquisas que procurem evidenciar as relações de causa e conseqüência, quando isto é possível. Porque demonstrar correlação pode ser importante, mas também pode não significar nada! Eu vou usar uma pesquisa hipotética (que explica o porquê da foto da Kate Beckinsale tomando Diet Coke aí em cima) para ilustrar o que eu estou quis dizer nos parágrafos anteriores. Vamos supor que queremos os efeitos da Diet Coke na dieta das pessoas. Mas como Diet Coke tem um gosto distinto, não é possível se fazer um teste daqueles do tipo "double blind" porque alguém bebendo o placebo irá perceber que aquilo é um placebo. Então vamos tentar fazer um levantamento do peso das pessoas consumindo o nosso produto. É de se esperar que o peso dos consumidores de Diet Coke seja mais alto do que o peso da média da população, certo? Existirá, portanto, uma correlação entre o consumo e o peso das pessoas. Mas essa correlação não nos permite concluir quem é a causa e quem é a conseqüência aqui: as pessoas engordam porque consomem Diet Coke ou as pessoas consomem Diet Coke porquê estão gordas? O bom senso nos dirá que a última hipótese é mais razoável, mas a pesquisa do jeito que foi feita não nos permite fazer essa inferência, ou ainda descartar que isso é apenas uma coincidência independente ou de causa comum. Seria necessário incluir mais alguns dados como há quanto tempo a pessoa consome Diet Coke e qual era o peso antes de começar o consumo. Vamos supor por exemplo um estudo que mostre uma correlação (esperada, inclusive) entre notas de vestibular e número de banheiros na casa. Isso é um tipo de estatística que a Fuvest adora levantar. Esse é um exemplo de coincidência com causa comum. A pessoas ir bem no vestibular não aumenta o número de banheiros na casa e o número de banheiros na casa não aumenta a nota do vestibular. Ocorre que existe uma causa comum (renda familiar) que gera aumento no número de banheiros na casa e aumenta a nota média no vestibular e é daí que vem a correlação. Os casos aqui são bastante simples e apenas o bom senso já é o suficiente para mostrar qual é a motivação mais óbvia. Mas uma pesquisa deste tipo que ficou famosa nesses últimos tempos (se alguém encontrar, me avise, pq eu não achei a fonte...) era uma que mostrava três fatos aparentemente contraditórios: (1) o desempenho escolar de uma criança estava correlacionado com o número de livros na casa, (2) a renda familiar não apresentava correlação com o número de livros na casa [note que a população da pesquisa era limitada, o que explica o dado aparentemente absurdo] e (3) a quantidade de livros lidos pelas crianças não apresentava correlação com o desempenho escolar. Isso é interessante porque essa pesquisa mostra que apesar de existir uma relação entre estar cercado por livros e desempenho escolar que é independente da renda familiar e que independe da própria leitura dos livros! A hipótese sustentada a partir destes dados, se não me engano, era que a existência de livros era evidência da cultura familiar voltada à leitura. Um levantamento para corroborar tal hipótese seria descobrir a freqüência de leitura dos co-habitantes da casa. Por isso, cuidado com pesquisas inglesas sobre sexo! Às vezes elas querem dizer muita coisa. Mas às vezes elas não significam nada!

Números Naturais (2)

Pra quem está acompanhando a série sobre os números, este é o segundo post a respeito dos números naturais... A idéia original era colocar tudo num post só, mas a multiplicação e a exponenciação ficaram pra esse post. Então vamos à multiplicação: Vamos definir, também recursivamente, a multiplicação M, a partir da adição e da função sucessor: M(m, 1) = m M(m, S(n)) = A(M(m,n) ; m) = M(m,n) + m M(m,n) = M(n,m) Traduzindo para uma linguagem mais simples onde M(m,n) = m . n, ficamos com: m . 1 = m m . (n+1) = m . n + m m . n = n . m A técnica de desenrolar utilizada na recursão da soma pode ser aplicada aqui da mesma forma. Também é fácil ver uma forma semelhante de montarmos a operação de exponenciação E(m,n) ou usando a notação com superscrito mn, mas sem a propriedade comutativa: E(m, 1) = m, ou m1 = m E(m, S(n)) = M(E(m, n), m), ou mn+1 = mn . m A resolução de uma exponenciação pelo desenrolamento também funciona aqui. Note que, como todas as operações aqui foram construídas recursivamente, não há uma forma de definir completamente as operações inversas das operações acima. Por isso que não dá para definir a subtração como "o contrário da adição" ou a divisão como o "contrário da multiplicação". Nem pensar então nos logaritmos ou na radiciação! Para isso precisaremos de outros conjuntos, os inteiros, os racionais e os reais. Mas dá para fazer umas considerações finais em cima de alguns subconjuntos dos naturais. Temos primeiramente o conjunto dos múltiplos de um número. O conjunto dos múltiplos de k é o conjunto O conjunto de múltiplos de 2 é o conjunto dos pares e o conjunto dos ímpares é o conjunto dos naturais que não fazem parte do conjunto de múltiplos de 2. Podemos também definir o conjunto dos divisores de k como: É do conjunto de divisores que surge o conceito de números primos. Números primos são os números cujo conjunto de divisores possui dois divisores distintos. Por isso, o número 1 não é primo! Como nossas definições no universo dos números naturais foi totalmente recursiva, o nosso instrumental é limitado. Por exemplo, não podemos definir de forma trivial inversa para as nossas funções. Além disso, precisamos sempre desenrolar todas as operações até o passo inicial para resolver os nossos problemas. Por outro lado, a recursão nos permite provar teoremas por indução finita, uma das formas mais simples de fazê-lo. Mas precisamos sair da camisa de força da recursão e iremos fazer isso através da definição dos números inteiros e da subtração. É interessante que essa expansão vai utilizar os números inteiros, não iremos utilizar nenhum axioma. Mas eu já estou me adiantando. Aguardem o conjunto dos números inteiros!

Por que banana não tem caroço?

Essa é uma das perguntas mais mal respondidas na história da humanidade. Já vi um zilhão de respostas, algumas que tangenciam a resposta, mas em geral se perdem em detalhes sobre o que é ou o que não é caroço. Assim como a explicação de porque o céu é azul, a resposta completa não é exatamente trivial, mas ela existe. Só que já que até isso está sendo usado por criacionistas para tentar provar que o universo foi criado há 6000 anos, então eu acho que vale colocar isso aqui de uma forma mais clara na blogosfera. Quando eu era pequeno, a primeira coisa que eu me perguntei quando constatei que bananas não tinham caroços foi "como é que nasce uma bananeira então?". Minha mãe, sábia e paciente, explicou que para fazer uma bananeira nova, você precisa pegar um pedaço da bananeira e enterrar. Mais pra frente, durante as longuíssimas aulas de botânica, entre os vários aborrecimentos, eu fiquei sabendo que a parte fora da superfície da bananeira é um pseudo-caule. Na realidade são folhas. E que o processo que minha mãe me explicou se chama propagação vegetativa, um processo de reprodução assexuado. Isso meio que elimina a necessidade das sementes para a reprodução das bananeiras. Mas isso não responde algumas questões. O que são os pontos pretos na banana? Se a banana não tem semente, porque a bananeira produz a fruta, uma fruta tão cheia de nutrientes, diga-se de passagem? E, mais importante, como é que surgiu a primeira bananeira? Agora eu peço paciência de vocês porque aparentemente vamos fugir do assunto. Mas já, já, eu chego na banana. Antes, vamos nos voltar para a genética. As células eucariontes de quase todos os seres vivos possuem cromossomos e que os cromossomos dentro de uma espécie não variam muito. Por exemplo, o homem tem 23 pares de cromossomos nas suas células. Isso significa que nós temos 2 cópias de cada tipo de cromossomo. [Na realidade somente as mulheres tem 23 pares de cromossomos; os homens tem 22 pares de cromossomos, além do XY... mas vamos assumir que X e Y são idênticos para esse texto aqui!] Células que tem cromossomos aos pares são chamadas diplóides. Já o fungo que fabrica a nossa cerveja, o Saccharomyces cerevisae tem 16 cromossomos distintos. E sem repetição. Eles são, por isso, chamados haplóides. Os geneticistas, para colocar a informação sobre o número de cromossomos e o pareamento criaram uma notação compacta e bastante prática. O homem por exemplo tem 2n = 46 cromossomos enquanto que a levedura da cerveja tem n=16 em sua célula. Essa é uma notação bastante útil. Pois é fácil sabermos rapidamente que o gameta humano tem n=23 cromossomos e que o corpo esporulento da levedura terá 2n=32 cromossomos. As várias anomalias genéticas podem, grosseiramente dividas em dois tipos: alterações que ocorrem dentro do cromossomo e alterações que ocorrem com cromossomos inteiro. E dentro das alterações do último tipo existem ainda dois tipos de aberrações: aneuploidias, que ocorrem quando a célula tem cópias ou deleções de um ou alguns cromossomos e euploidias, que ocorrem quando a célula tem cópias de conjuntos inteiros de cromossomo. Voltando para o nosso exemplo humano. Um indivíduo que tem síndrome de Down, por exemplo, tem uma cópia extra do cromossomo 21; o número de cromossomos dessa pessoa ser 2n=46+1. Isso é uma aneuploidia. Mas nos interessa aqui apenas euplodias. Euploidias ocorrem quando a meiose dá errado. Se vocês se lembram, uma meiose bem sucedida ocorre quando uma célula diplóide gera quatro células haplóides e esse processo ocorre através de uma duplicação e duas segregações, como no esquema abaixo. Acontece que às vezes, o processo não funciona perfeitamente durante um passo de segregação e a meiose pode gerar células diplóides: Ocorre que a meiose é exatamente o processo envolvido na geração de gametas (espermatozóide, óvulo, oócitos, pólen), e a prole é gerada através da fusão de dois gametas. Quando dois gametas haplóides se fundem, temos um filho diplóide. Mas quando um gameta defeituoso diplóide se funde a um gameta haplóide, temos uma célula 3n! Esse tipo de processo pode acontecer com várias combinações possíveis formando células com tipos de euploidias diferentes. Podemos ter células 3n, 4n, 5n, ... Esse fenômeno se chama poliploidia. Em animais, poliploidias costumam ser fatais e um embrião nem se forma, mas em plantas isso é bastante comum, como vemos no gráfico extraído do excelente livro Introduction to Genetic Analysis. Inclusive, plantas poliplóides costumam ser maiores do que as diplóides normais e portanto, costumam ser preferidas por fazendeiros. Note no gráfico que as plantas com número de euploidia par formam picos enquanto que plantas de euploidia ímpar formam vales. Isso é uma evidência de que "plantas pares" tem alguma vantagem reprodutiva em relação a "plantas ímpares". E isso tem a ver com o processo de meiose. A meiose em uma célula "ímpar-plóide" costuma gerar gametas que sofrem de aneuploidia por causa da incapacidade de pareamento durante o processo de alinhamento de cromossomos na meiose. E aneuploidias costumam ser bastante destrutivas para os organismos porque ela mexe com o que os geneticistas chamam de balanço gênico (gene balance). Então organismos "ímpar-plóides" geram gametas estéreis. E é por isso, amigos que a banana não tem caroço. Porque a banana que cultivamos hoje em dia é uma versão "impar-plóide" da banana original - mais precisamente triplóide. Aliás, é assim que agricultores produzem versões sem sementes de frutas como uvas, melões e melancias. Mas quer dizer então que se uma banana não for triplóide, ela teria caroços? Sim. E é isso que a primeira figura lá em cima mostra. Uma banana diplóide. E cheia de caroços.

Moléculas de nome engraçado

Eu lembro que, nas primeiras aulas de química do primário, o elemento cobre gerava risadinhas na sala de aula por causa da semelhança entre a sigla latina e o nosso traseiro... Sim, éramos bobos, mas quem nunca riu disse que atire a primeira pedra! E para a criança química interior que reside dentro de vocês, vai aí um site com nome de moléculas engraçadas [link em inglês] ou bestas. Moléculas como o sexitiofeno, ácido periódico, a psicose (açúcar derivado do antibiótico psicofurania), ácido commico, a nonanona, o spamol... o site dá explicações sobre como os nomes surgiram. Algumas moléculas são só engraçadas em inglês, mas mesmo assim dá pra dar umas boas risadas. Via inkycircus.